ENEM 2019 segunda aplicação
O curling é um dos esportes de inverno mais antigos e tradicionais. No jogo, dois times com quatro pessoas têm de deslizar pedras de granito sobre uma área marcada de gelo e tentar colocá-las o mais próximo possível do centro. A pista de curling é feita para ser o mais nivelada possível, para não interferir no decorrer do jogo. Após o lançamento, membros da equipe varrem (com vassouras especiais) o gelo imediatamente à frente da pedra, porém sem tocá-la. Isso é fundamental para o decorrer da partida, pois influi diretamente na distância percorrida e na direção do movimento da pedra. Em um lançamento retilíneo, sem a interferência dos varredores, verifica-se que o módulo da desaceleração da pedra é superior se comparado à desaceleração da mesma pedra lançada com a ação dos varredores.
A menor desaceleração da pedra de granito ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da
força motriz sobre a pedra.
força de atrito cinético sobre a pedra.
força peso paralela ao movimento da pedra.
força de arrasto do ar que atua sobre a pedra.
força de reação normal que a superfície exerce sobre a pedra.
Resolução
A questão descreve o esporte curling e foca na ação dos varredores, que varrem o gelo à frente da pedra de granito após o lançamento. O texto informa que essa varredura diminui a desaceleração da pedra em comparação com um lançamento sem varredura.
Para entender por que a desaceleração diminui, precisamos analisar as forças que atuam sobre a pedra enquanto ela desliza no gelo em um lançamento retilíneo e horizontal.
- Forças Verticais: A força peso (\(P\)), atuando para baixo, e a força normal (\(N\)), exercida pela superfície do gelo para cima. Como a pista é nivelada e não há movimento vertical, essas forças se equilibram: \(N = P = mg\), onde \(m\) é a massa da pedra e \(g\) é a aceleração da gravidade.
- Forças Horizontais: Após o lançamento, a principal força que se opõe ao movimento da pedra é a força de atrito cinético (\(F_{at}\)) entre a base da pedra e a superfície do gelo. Pode haver também uma força de arrasto do ar, mas geralmente é considerada pequena para a velocidade e o formato da pedra em comparação com o atrito com o gelo. A força de atrito cinético é dada por \(F_{at} = \mu_k N\), onde \(\mu_k\) é o coeficiente de atrito cinético.
- Desaceleração: Pela Segunda Lei de Newton (\(F_{resultante} = ma\)), a força resultante na direção horizontal é a força de atrito, que causa uma aceleração \(a\) no sentido oposto ao movimento (ou seja, uma desaceleração). Assim, \(-F_{at} = ma\), ou em módulo, \(F_{at} = m|a|\). A desaceleração é \(|a| = F_{at}/m = (\mu_k N)/m = (\mu_k mg)/m = \mu_k g\). Portanto, a desaceleração é diretamente proporcional ao coeficiente de atrito cinético \(\mu_k\).
- Ação dos Varredores: A varredura vigorosa do gelo à frente da pedra gera calor devido ao atrito entre as vassouras e o gelo. Esse calor provoca a fusão de uma finíssima camada de gelo, criando uma película de água líquida entre a pedra e o gelo sólido.
- Efeito da Água: A camada de água atua como um lubrificante, reduzindo o coeficiente de atrito cinético (\(\mu_k\)) entre a pedra e a superfície.
- Consequência: Como a desaceleração \(|a| = \mu_k g\) depende diretamente de \(\mu_k\), a redução do coeficiente de atrito cinético leva a uma redução no módulo da desaceleração da pedra.
Portanto, a menor desaceleração ocorre porque a ação dos varredores diminui o módulo da força de atrito cinético sobre a pedra, ao reduzir o coeficiente de atrito.
Conclusão: A alternativa correta é a B, pois a varredura diminui a força de atrito cinético.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos Essenciais:
- Força de Atrito Cinético (\(F_{at}\)): É a força que se opõe ao movimento relativo entre duas superfícies em contato quando há deslizamento. Seu módulo é calculado por \(F_{at} = \mu_k N\), onde \(\mu_k\) é o coeficiente de atrito cinético (depende das superfícies em contato) e \(N\) é a força normal.
- Segunda Lei de Newton: A força resultante sobre um objeto é igual ao produto de sua massa pela sua aceleração (\(\vec{F}_{res} = m\vec{a}\)). Uma força resultante no sentido oposto ao da velocidade causa desaceleração.
- Lubrificação: A introdução de uma substância (como água líquida neste caso) entre as superfícies em contato pode reduzir significativamente o coeficiente de atrito.
- Fusão: A varredura gera calor por atrito, que pode ser suficiente para derreter (fundir) uma fina camada de gelo, transformando-o em água líquida (mudança de estado físico).
Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes.
